Методическое пособие для студентов специальности 1 58 01 01 «Инженерно-психологическое обеспечение информационных технологий»



страница1/3
Дата25.04.2016
Размер182 Kb.
ТипМетодическое пособие
  1   2   3
Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Белорусский государственный университет информатики

и радиоэлектроники»

Кафедра инженерной психологии и эргономики
Д. А. Пархоменко
АНАТОМИЯ И ФИЗИОЛОГИЯ

ЦЕНТРАЛЬНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

Методическое пособие

для студентов специальности 1 – 58 01 01

«Инженерно-психологическое обеспечение информационных технологий»

заочной формы обучения

Минск БГУИР 2011


Содержание

Введение…………………………………………………………………………

4

Тема 1. Клетка – основная структурная единица нервной системы……..….

5

Тема 2. Синаптическая передача импульса.…………………………………..

7

Тема 3. Структура и функции головного мозга……..…………………….…..

8

Тема 4. Строение и функции спинного мозга…………………………………

12

Тема 5. Конечный мозг, структура и функции………………………………...

14

Тема 6. Двигательные центры…………………………………………………..

16

Тема 7. Вегетативная нервная система…………………………………………

18

Тема 8. Нейроэндокринная система…………..………………………………..

21

Задания к контрольной работе …………………………………………………

24

Литература……………………………………………………………………….

28


ВВЕДЕНИЕ

Изучение дисциплины «Анатомия и физиология центральной нервной системы» важная составляющая базовой подготовки специалистов инженеров-системотехников. Целью преподавания данной дисциплины является приобретение знаний по формированию информационной системы головного мозга, передаче информации в центральные отделы нервной системы по афферентным путям, а также по ее передаче и выходе на «периферию» по эфферентным путям. Поэтому в данном методическом пособии дается представление о деятельности центральной нервной системы (ЦНС) как о морфофункциональной основе нейропсихологических процессов; строении и функциях ЦНС, отвечающей за сбор, обработку информации, передачу ее в высшие отделы коры головного мозга для принятия управленческих решений; рассматриваются основные механизмы, обеспечивающие жизнедеятельность человека (обмен веществ, терморегуляцию, нейрогуморальную регуляцию, системогенез), отвечающие за надежное функционирование его систем. После каждой рассматриваемой темы даны контрольные вопросы для закрепления и самоконтроля знаний студентами. В конце пособия дан список заданий к контрольной работе. В литературе приводится список источников с богатым иллюстративным материалом.

Полученные знания в дальнейшем послужат основой при изучении последующих дисциплин естественно-научного блока (психофизиологии, психологии и др.).


Тема 1. КЛЕТКА – ОСНОВНАЯ СТРУКТУРНАЯ ЕДЕНИЦА НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ

Вся нервная система делится на центральную и периферическую. К центральной нервной системе (ЦНС) относится головной и спинной мозг. От них по всему телу расходятся нервные волокна периферическая нервная система. Она соединяет мозг с органами чувств и с исполнительными органами мышцами и железами.

Анатомия ЦНС изучает строение ее составных частей. Физиология изучает механизмы их совместной работы.

Все живые организмы обладают способностью реагировать на физические и химические изменения в окружающей среде. Стимулы внешней среды (свет, звук, запах, прикосновение и т.п.) преобразуются специальными чувствительными клетками (рецепторами) в нервные импульсы серию электрических и химических изменений в нервном волокне. Нервные импульсы передаются по чувствительным (афферентным) нервным волокнам в спинной и головной мозг. Здесь вырабатываются соответствующие командные импульсы, которые передаются по моторным (эфферентным) нервным волокнам к исполнительным органам (мышцам, железам). Эти исполнительные органы называются эффекторами.

Основная функция нервной системы интеграция внешнего воздействия с соответствующей приспособительной реакцией организма.

ЦНС состоит из нервных клеток двух видов: нейронов и глиальных клеток, или нейроглии. Человеческий мозг – сложнейшая из всех систем во Вселенной, известных науке. При весе, равном примерно 1250 г., мозг насчитывает 100 миллиардов нервных нейронов, соединенных в необыкновенно сложную сеть. Нейроны окружены еще большим числом глиальных клеток, образующих для нейронов поддерживающую и питательную основу – глию (греч. «глия» клей), которая выполняет много других функций, изученных пока не в полной мере. Пространство между нервными клетками (межклеточное пространство) заполнено водой с растворенными в ней солями, углеводами, белками, жирами. Мельчайшие кровеносные сосуды капилляры располагаются сетью между нервными клетками.



Методические указания

Функции нейронов заключаются в переработке информации, а значит, в ее восприятии, передаче ее другим клеткам, а также кодировании этой информации. Все эти операции нейрон выполняет благодаря особому его устройству.

Несмотря на некоторое разнообразие формы нейронов, большинство из них имеют более крупную часть, которая называется телом (сомой), и несколько отростков. Обычно выделяется один более длинный отросток, называемый аксоном, и несколько более тонких и коротких, но ветвящихся отростков, называемых дендритами. Размер тела нейрона составляет 5-100 микрометров. Длина аксона может во много раз превышать размеры тела и достигать 1 метра.

Функции нейрона по переработке информации распределяются между его частями следующим образом. Дендриты и тело клетки воспринимают входные сигналы. Тело клетки их суммирует, усредняет, комбинирует и «принимает решение»: передавать эти сигналы дальше или нет, то есть формирует ответ. Аксон передаст выходные сигналы к своим окончаниям (терминалям). Терминали аксона передают информацию другим нейронам, как правило, через специализированные места контакта, называемые синапсами. Передаваемые нейронами сигналы имеют электрическую природу.

В зависимости от баланса импульсов, получаемых дендритами отдельного нейрона, происходит (либо нет) активизация клетки, и она передает импульс по своему аксону дендритам другой нервной клетки, с которыми связан ее аксон. Подобным способом каждая из 100 миллиардов клеток может соединяться со 100 000 других нервных клеток.

Плотно прилегающие друг к другу тела нервных клеток воспринимаются невооруженным глазом как «серое вещество». Клетки формируют складчатые пласты, такие как кора головного мозга,и объединяют их в скопления, называемые ядрами, и сетевидные структуры. Под микроскопом можно четко различить структурные модели разных участков коры головного мозга. Аксоны, или «белое вещество», образуют главные стволы, или «волоконные тракты», соединяющие тела клеток. Размеры нервных клеток – от 20 до 100 микрон (1 микрон равен миллионной доле метра).

Среди глиальных клеток выделяются звездчатые клетки (астроциты), очень крупные клетки (олигодендроциты) и очень мелкие клетки (микроглия). Звездчатые клетки служат опорой для нейронов, посредником между нейроном и капилляром для передачи питательных веществ, запасным материалом для «починки» поврежденных нейронов. Олигодендроциты образуют миелин вещество, покрывающее аксоны и способствующее более быстрой передаче сигналов. Микроглия необходима тогда и там, где наблюдается поражение нервной системы. Клетки микроглии мигрируют к поврежденным участкам и, превращаясь в макрофаги, подобно защитным клеткам крови, уничтожают продукты распада. Миелин образуется из закрученной спирально вокруг аксона глиальной клетки.
Контрольные вопросы:


  1. Что изучает анатомия ЦНС?

  2. Что изучает физиология ЦНС?

  3. Что относят к центральной нервной системе, к периферической?

  4. В чем заключается основная функция нервной системы?

  5. Назовите виды нервных клеток и укажите их соотношение в ЦНС.

  6. Каковы строение и функции нейрона?

  7. Назовите виды и функции глиальных клеток.

  8. Что собой представляют «серое вещество» и «белое вещество»?


Тема 2. СИНАПТИЧЕСКАЯ ПЕРЕДАЧА ИМПУЛЬСА

Синапсы на типичном нейроне в головном мозгу являются либо возбуждающими, либо тормозными, в зависимости от типа выделяющегося в них медиатора. Синапсы можно также классифицировать по их расположению на поверхности воспринимающего нейрона – на теле клетки, на стволе или «шипике» дендрита, или на аксоне. В зависимости от способа передачи выделяют химические, электрические и смешанные синапсы.



Методические указания

Процесс химической передачи проходит ряд этапов: синтез медиатора, его накопление, высвобождение, взаимодействие с рецептором и прекращение действия медиатора. Каждый из этих этапов детально охарактеризован, и найдены препараты, которые избирательно усиливают или блокируют конкретный этап.



Нейромедиатор (нейротрансмиттер, нейропередатчик) – это вещество, которое синтезируется в нейроне, содержится в пресинаптических окончаниях, высвобождается в синаптическую щель в ответ на нервный импульс и действует на специальные участки постсинаптической клетки, вызывая изменения мембранного потенциала и метаболизма клетки. Долгое время считалось, что функция нейромедиатора состоит только в том, что он открывает (или даже закрывает) ионные каналы в постсинаптической мембране. Было известно также, что из терминали одного аксона может выделяться всегда одно и то же вещество. Позднее были обнаружены новые вещества, появляющиеся в области синапса в момент передачи возбуждения. Их назвали нейромодуляторами. Изучение химической структуры всех обнаруженных медиаторов и нейромодуляторов прояснило ситуацию. Все изученные вещества, имеющие отношение к синаптической передаче возбуждения, разделили на три группы: аминокислоты, моноамины и пептиды. Все эти вещества называют теперь медиаторами.

Существуют «нейромодуляторы», не обладающие самостоятельным физиологическим действием, а модифицирующие эффект нейромедиаторов. Действие нейромодуляторов имеет тонический характер – медленное развитие и большую продолжительность действия. Происхождение его не обязательно нейронное, например, глия может синтезировать ряд нейромодуляторов. Действие не инициируется нервным импульсом и не всегда сопряжено с эффектом медиатора. Мишенью воздействия являются не только рецепторы на постсинаптической мембране, а разные участки нейрона, в том числе и внутриклеточные.

За последние годы, после того как в мозге был обнаружен новый класс химических соединений – нейропептиды, число известных систем химических посредников в головном мозге резко возросло. Нейропептиды представляют цепочки из аминокислотных остатков. Многие из них локализованы в аксонных окончаниях. Нейропептиды отличаются от ранее идентифицированных медиаторов тем, что они организуют такие сложные явления как память, жажда, половое влечение и др.

Контрольные вопросы:


  1. Что такое синапс?

  2. Назовите типы синапсов.

  3. Что характерно для электрической синаптической передачи?

  4. Что характерно для химической передачи сигнала?

  5. Дайте определение нейромедиатора. На какие группы делятся синаптические медиаторы по химической структуре?

  6. Что представляют собой нейромодуляторы? Каково их происхождение и действие?

  7. Что представляют собой нейропептиды?


Тема 3. СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ ГОЛОВНОГО МОЗГА

На латинском языке головной мозг обозначается словом «cerebrит», а на древнегреческом – «encephalon». Головной мозг расположен в полости черепа и имеет форму, в общих чертах соответствующую внутренним очертаниям черепной полости.

В головном мозге различают три крупные части: полушария большого мозга, или гемисферы, мозжечок и ствол мозга.

Наибольшую часть всего головного мозга занимают большие полушария, за ним по величине следует мозжечок, остальную часть составляет ствол мозга. Оба полушария, левое и правое, разделяются друг от друга щелью. В ее глубине полушария связаны между собой большой спайкой – мозолистым телом. Имеются также и две не столь массивные спайки, в том числе так называемая передняя комиссура.

Со стороны нижней поверхности мозга видна не только нижняя сторона полушарий большого мозга и мозжечка, но и вся нижняя поверхность мозгового ствола, а также отходящие от мозга черепно-мозговые нервы. Сбоку видна преимущественно кора больших полушарий.

Методические указания

Жизненно важные процессы останавливаются, если разрушается какой-либо жизненноважный центр мозга: сердечно-сосудистый или дыхательный. Если сравнивать иерархически эти центры с соответствующими им выше- и нижестоящими (в спинном мозге), то их можно назвать главными организаторами кровообращения и дыхания. Спинной мозг, т.е. его мотонейроны, идущие непосредственно к мышцам, является исполнителем. А в роли инициатора и модулятора – гипоталамус (промежуточный мозг) и кора мозга (конечный мозг).

В продолговатом мозге находится сердечно-сосудистый центр. Сердечно-сосудистому относятся ядра блуждающего нерва, оказывающие парасимпатические эффекты на сердце, и так называемый сосудодвигательный центр, который оказывает симпатические эффекты на сердце и кровеносные сосуды. В сосудодвигательном центре выделяются две зоны: прессорная (сужает сосуды) и депрессорная (расширяет сосуды), состоящие в реципрокных отношениях. Прессорная зона «включается» от хеморецепторов (реагируют на состав крови) и экстерорецепторов, а депрессорная зона – от барорецепторов (реагируют на давление, испытываемое стенками сосудов). Иерархически высшим центром парасимпатической и симпатической иннервации является гипоталамус. От него зависит, какие эффекты в сердечно-сосудистой системе будут происходить. Гипоталамус это определяет в соответствии с актуальной потребностью целого организма в данную минуту.

Дыхательный центр частично расположен в мосте заднего мозга и частично в продолговатом мозге. Можно сказать, что имеется отдельный центр вдоха (в мосте) и центр выдоха (в продолговатом мозге). Эти центры находятся в реципрокных отношениях. Вдох совершается при сокращении наружных межреберных мышц, а выдох – при сокращении внутренних межреберных мышц. Команды к мышцам поступают от двигательных нейронов спинного мозга. К спинному мозгу команды поступают от центров вдоха и выдоха. Центру вдоха присуща постоянная импульсная активность. Но ее прерывает информация, идущая от рецепторов растяжения, которые находятся в стенках легких. Расширение легких от вдоха инициирует выдох. Частоту дыхания может модулировать блуждающий нерв и вышестоящие центры: гипоталамус и кора мозга. Например, при говорении мы можем сознательно регулировать длительность вдоха и выдоха, поскольку вынуждены произносить разные по длительности звуки.

Кроме того, в продолговатом мозге находятся ядра нескольких черепно-мозговых нервов. Всего у человека 12 пар черепно-мозговых нервов, из которых четыре пары находятся в продолговатом мозге. Это подъязычный нерв (ХII), дополнительный (XI), блуждающий (Х) и языкоглоточный (IX) нерв. Благодаря ядрам языкоглоточного нерва происходят движения мышц глотки, а значит, реализуются несколько рефлексов, имеющих для организма важное значение: кашель, чихание, глотание, рвота, а также происходит фонация – произнесение речевых звуков. В связи с этим считается, что в продолговатом мозге находятся соответствующие центры: чихательный, кашлевый, рвотный.

Кроме этого, в продолговатом мозге находятся вестибулярные ядра, регулирующие функцию равновесия.

К заднему мозгу относятся Варолиев мост и мозжечок. Полостью заднего мозга является четвертый мозговой желудочек (как продолжающийся и расширяющийся спинно-мозговой канал). Варолиев мост образован мощными проводящими путями. Мозжечок – это двигательный центр, имеющий многочисленные связи с другими частями мозга. Связующие волокна собраны в пучки и образуют три пары ножек. Нижние ножки обеспечивают связь с продолговатым мозгом, средние - связь с мостом, а через него – с корой, а верхние – со средним мозгом.

Мозжечок составляет лишь 10 % массы головного мозга, но включает в себя более половины всех нейронов ЦНС. Двигательные функции мозжечка заключаются в регуляции тонуса мышц, позы тела и равновесия. За это отвечает древний мозжечок. Мозжечок координирует позу и целенаправленные движения. За это отвечают старый и новый мозжечок. Мозжечок участвует также в программировании различных целенаправленных движений, к которым относятся баллистические движения, спортивные движения, например бросок мяча, игра на музыкальных инструментах, «слепой» метод печатания и др. Изучается предположение об участии мозжечка в процессах мышления: обсуждается наличие общих нейронных систем для управления движением и мышлением.

На дне мозгового желудочка, который имеет ромбовидную форму (его называют также, ромбовидной ямкой), расположены ядра вестибуло-кохлеарного (VIII), лицевого (VII), отводящего (VI) и частично тройничного (V) черепно-мозговых нервов.



Средний мозг является весьма постоянным, малоизменчивым в эволюционном отношении отделом головного мозга. Его ядерные структуры связаны с регуляцией постуральных движений (красное ядро), с участием в деятельности экстрапирамидной двигательной системы (черная субстанция и красное ядро), с ориентировочными реакциями на зрительные и звуковые сигналы (четверохолмие). Верхнее двухолмие является первичным зрительным центром, а нижнее – первичным слуховым центром.

Сквозь средний мозг проходит так называемый Сильвиев водопровод, соединяющий 4-й и 3-й мозговые желудочки между собой. Здесь же находятся ядра 3-го (глазодвигательного), 4-го (блокового) и одного из ядер 5-го (тройничного) черепно-мозговых нервов. 3-й и 4-й черепно-мозговые нервы регулируют движения глаз. Учитывая, что здесь же находится верхнее двухолмие, получающее информацию от рецепторов зрения, средний мозг можно считать местом сосредоточения зрительно-глазодвигательных функций.



Промежуточный мозг представлен одним образованием – таламусом. Таламус имеет округлую яйцевидную форму. Историческое название таламуса – зрительный бугор, или чувствительный бугор. Такое название он получил из-за своей основной функции, которую удалось установить очень давно. Таламус является коллектором всей сенсорной информации. Это значит, что в него приходит информация от всех видов рецепторов, от всех органов чувств (зрение, слух, вкус, обоняние, осязание), проприорецепторы, интерорецепторы, вестибулорецепторы.

Вместо названия «промежуточный мозг» часто используют название «таламус». Таламус занимает центральную часть промежуточного мозга. Он образует дно и стенки 3-го мозгового желудочка. Анатомически у таламуca имеются придатки: верхний придаток (эпиталамус), нижний придаток (гипоталамус), задняя часть (метаталамус), и зрительный перекрест. или зрительная хиазма.



Эпиталамус состоит из нескольких образований. Самое крупное – это эпифиз, или шишковидное тело (шишковидная железа). Это эндокринная железа, секретирующая мелатонин. В эпифизе обнаружены также норадреналин, гистамин и серотонин. Доказано участие этих веществ в регуляции циркадных ритмов (суточных ритмов активности, связанных с освещенностью).

Метаталамус состоит из латеральных коленчатых тел (вторичные зрительные центры) и медиальных коленчатых тел (вторичный слуховой центр).

Гипоталамус является одновременно высшим центром вегетативной нервной системы, «химическим анализатором» состава крови и спинно-мозговой жидкости и железой внутренней секреции. Он является частью лимбической системы мозга. Частью гипоталамуса является гипофиз – образование величиной с горошину. Гипофиз - важная эндокринная железа: его гормоны регулируют деятельность всех других желез.

Благодаря тому что в гипоталамусе имеются свои собственные различные осмо- и хеморецепторы, он может определять достаточность концентрации различных веществ в жидких средах организма, проходящих через ткань гипоталамуса, – крови и спинно-мозговой жидкости. В соответствии с результатом анализа он может усиливать или ослаблять различные обменные процессы как путем посылки нервных импульсов ко всем вегетативным центрам, так и путем выделения биологически активных веществ – либеринов и статинов. Так, гипоталамус является высшим регулятором пищевого, полового, агрессивно-оборонительного поведения, то есть основных биологических мотиваций.

Поскольку гипоталамус является составной частью лимбической системы, то он является и центром интеграции соматических (связанных с двигательными реакциями в соответствии с данными органов чувств) и вегетативных функций, а именно: он обеспечивает соматические функции в соответствии с потребностями всего организма. Например, если для организма в данный момент биологически важной задачей является оборонительное поведение, которое, в первую очередь, зависит от эффективной работы скелетных мышц и органов чувств (видеть, слышать, двигаться). Но эффективная работа мышц в свою очередь зависит не только от скорости нервных импульсов, но и от обеспечения мышц и нервов энергетическими ресурсами и кислородом и т.д. Поэтому можно сказать, что гипоталамус осуществляет «внутреннюю» поддержку «внешнего» поведения.

Ядра таламуса делят функционально на три группы: релейные (переключательные), ассоциативные (интегративные) и неспецифические (модулирующие).



Переключательные ядра – это промежуточное звено в длинных проводящих путях (афферентные пути), идущих от всех рецепторов туловища, конечностей и головы. Дальше эти афферентные сигналы передаются в соответствующие анализаторные зоны коры больших полушарий. Именно эта часть таламуса и является «чувствительным бугром». Сюда функционально относятся и латеральное, и медиальное коленчатые тела, так как от них информация переключается соответственно на затылочную и на височную кору.

Ассоциативные ядра таламуса связывают между собой разные ядра внутри самого таламуса, а также сам таламус – с ассоциативными зонами коры мозга. Благодаря этим связям, например, возможно формирование «схемы тела», протекание различного вида гностических (познавательных) процессов, когда связываются воедино слово и зрительный образ.

Неспецифические ядра таламуса образуют самую эволюционно древнюю часть таламуса. Это ядра ретикулярной формации. К ним поступает сенсорная информация от всех восходящих проводящих путей и от двигательных центров среднего мозга. Клетки ретикулярной формации не способны различить, какой именно модальности сигнал поступает. Но именно таким образом она приходит в состояние возбуждения, как бы «заражается» энергией и в свою очередь оказывает модулирующее влияние на кору мозга, а именно, активирующее внимание. Поэтому ее называют ретикулярной активирующей системой мозга.

В промежуточном мозге проходит зрительный нерв, или 2-й черепно-мозговой нерв, начинающийся от рецепторов сетчатки глаза. Здесь же, на «территории» промежуточного мозга, зрительный нерв делает частичный перекрест и дальше продолжается как зрительный тракт, ведущий к первичному и вторичному зрительному центрам, и далее – к зрительной коре мозга.



Контрольные вопросы:

  1. Назовите основные отделы головного мозга.

  2. Где находится и что представляет собой продолговатый мозг?

  3. Назовите функции продолговатого мозга.

  4. Что представляет собой задний мозг и каковы его функции?

  5. Что представляет собой средний мозг и каковы его функции?

  6. Что представляет собой промежуточный мозг?

  7. Каково строение и назначение эпиталамуса?

  8. Каково строение и назначение метаталамуса?

  9. Каково строение и назначение гипоталамуса?

  10. Дайте характеристику каждой из трех групп ядер таламуса.




Поделитесь с Вашими друзьями:
  1   2   3


База данных защищена авторским правом ©psihdocs.ru 2017
обратиться к администрации

    Главная страница